JP2011239795A - 医用画像情報取得装置、医用画像生成システム、及び医用画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な装置で断面画像を取得し得る医用画像情報取得装置、医用画像生成システム、及び医用画像生成方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線発生部１と、Ｘ線発生部１に常時対面する位置に設置されるイメージングプレート２と、を備える医用画像情報取得装置１０であって、Ｘ線発生部１は、被写体ＡにＸ線を照射するとともに被写体Ａの周囲を回転し、イメージングプレート２は、被写体Ａの周囲を回転するとともにＸ線の照射方向ａと移動方向ｂに移動して被写体Ａを透過してきたＸ線を医用画像情報として取得する医用画像情報取得装置１０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、医用画像情報取得装置、医用画像生成システム、及び医用画像生成方法に関する。

近年、医療分野においてＣＴ（Computed Tomography）装置が普及している。
しかし、ＣＴ装置は初期費用が高額であり、メンテナンス等が必要となるためランニングコストも嵩む。従って、大規模な医療機関等であって検査数が期待できる医療機関しか導入できないのが現状である。更に、ＣＴ装置は、ディテクタ部を常時通電する必要があるため、電源の安定しない地域には適さない。

こうした現状から、山間部や離島のような地域では検査数が期待できないためＣＴ装置の導入が困難な医療機関が多い。ＣＴ装置を導入しない医療機関では、脳出血等の緊急性のある疾患をもつ患者に対してＣＴ装置による早期の検査はできない。
また、発展途上国においても、多くの地域でＣＴ装置が導入されていない。その原因として、費用の高額なＣＴ装置を購入することが困難なことが挙げられる。また、仮に購入したとしても電源の安定しない地域が多いため、ディテクタの感度が安定せず、メンテナンスは困難である。

特許文献１によれば、ＣＴ装置によって得られる医用画像（以下、「ＣＴスライス画像」という）をＸ線撮影装置によって取得し得るパノラマＸ線装置が開示されている。特許文献１のパノラマＸ線装置によれば、Ｘ線発生器及びＸ線受像部が患者の頭部の周りを旋回して走査し、任意の位置で被写体の断面の画像（以下、「断面画像」という）を取得することができる。よって、ＣＴ装置を導入せずとも、ＣＴ装置による検査が必要な患者に対応することができる。
特開平１１−３１８８８６号公報

しかし、特許文献１のＸ線撮影装置は、専用の画像センサーや画像計算を行う専用の装置が必要となる。そのため一般的なＸ線撮影装置よりも装置が高額となる。

本発明の目的は、安価な装置で断面画像を取得し得る医用画像情報取得装置、医用画像生成システム、及び医用画像生成方法を提供することである。

請求項１に記載の発明によれば、
Ｘ線発生部と、当該Ｘ線発生部に被写体を挟み常時対面する位置に設置されるイメージングプレートと、を備える医用画像情報取得装置であって、
前記Ｘ線発生部は、被写体にＸ線を照射するとともに当該被写体の周囲を回転し、
前記イメージングプレートは、前記被写体の周囲を回転するとともに当該被写体における回転面と垂直方向に移動し、前記被写体を透過してきたＸ線を医用画像情報として取得する医用画像情報取得装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、
前記Ｘ線発生部は、前記被写体の周囲を回転するとともに当該被写体における回転面と垂直方向に移動する医用画像情報取得装置が提供される。

請求項３に記載の発明によれば、
Ｘ線発生部と、当該Ｘ線発生部に被写体を挟み常時対面する位置に設置されるイメージングプレートと、を備える医用画像情報取得装置であって、前記Ｘ線発生部は、被写体にＸ線を照射するとともに当該被写体の周囲を回転し、前記イメージングプレートは、前記被写体の周囲を回転するとともに当該被写体における回転面と垂直方向に移動し、前記被写体を透過してきたＸ線を医用画像情報として取得する医用画像情報取得装置と、
前記取得された医用画像情報に基づいて、前記被写体の断面画像を生成する制御手段を備える画像再構成装置と、
を含む医用画像生成システムが提供される。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、
前記Ｘ線発生部は、扇状のファンビームによって前記Ｘ線を前記被写体に照射し、
前記イメージングプレートは、前記ファンビームによるＸ線を医用画像情報として取得し、
前記制御手段は、前記取得された医用画像情報から、平行光によって前記Ｘ線を前記被写体に照射した場合に取得される医用画像情報を抽出し、当該抽出した医用画像情報に基づいて、前記被写体の断面画像を生成する医用画像生成システムが提供される。

請求項５に記載の発明によれば、
Ｘ線発生部によって、扇状のファンビームによるＸ線を照射する工程と、
イメージングプレートによって、前記ファンビームのＸ線を医用画像情報として取得する工程と、
制御手段によって、前記取得された医用画像情報から、平行光によって前記Ｘ線を前記被写体に照射した場合に取得される医用画像情報を抽出し、当該抽出した医用画像情報に基づいて、前記被写体の断面画像を生成する工程と、
を含む医用画像生成方法が提供される。

請求項１に記載の発明によれば、Ｘ線発生部及びイメージングプレートを被写体の周囲で回転させて走査することができ、被写体の断面画像を生成するために必要な医用画像情報を取得することができる。つまり、一般に普及しているＣＲ（Computed Radiography）装置の構成部品を用いて、ＣＴスライス画像の生成に必要な医用画像情報と同様の医用画像情報を取得することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明によって取得された医用画像情報に基づいて画像を再構成し、被写体の任意の位置の断面画像を生成することができる。よって、医療機関は、高額で大型なＣＴ装置を導入せずとも、ＣＴ検査で得られる医用画像と同様の医用画像を取得することができる。

請求項５に記載の発明によれば、ファンビームを照射した際に得られる医用画像情報から、平行光を照射した場合に得られる医用画像情報を抽出することができる。よって、歪みの少ない断面画像を生成することができる。

以下、本発明に係る医用画像情報取得装置、医用画像生成システム、及び医用画像生成方法について、最適な実施形態の構成及び動作について図面を用いて詳細に説明する。

まず、構成について説明する。
図１に、本実施形態における医用画像生成システム１００の概念図を示す。
医用画像生成システム１００は、医用画像情報取得装置１０と画像再構成装置２０とを備えて構成される。

医用画像情報取得装置１０は、Ｘ線発生部１、イメージングプレート２、スリット付プレート３、回転アーム４等を備えて構成される。

Ｘ線発生部１は、被写体ＡにＸ線を照射するとともに、被写体Ａの周囲を回転する。なお、Ｘ線の照射は扇状のファンビームによるため、照射方向ａで照射されたファンビームには、照射方向ａと異なる照射方向のＸ線が含まれる。

イメージングプレート２は、Ｘ線発生部１から照射され、被写体Ａを透過してきたＸ線を取得する。以下、被写体Ａを透過してイメージングプレート２によって取得されるＸ線の情報を「医用画像情報」という。
また、イメージングプレート２は、Ｘ線発生部１と常時対面する位置に設置され、Ｘ線発生部１の回転動作とともに被写体Ａの周囲を回転する。
また、イメージングプレート２は、回転しながら回転面と垂直となる移動方向ｂに移動する。

スリット付プレート３は、イメージングプレート２に重ね合わせるように設置され、スリットＳのみからＸ線を通過させる。スリットＳは、イメージングプレート２の移動方向ｂと垂直である垂直方向ｃに開かれている。

回転アーム４は、Ｘ線発生部１及びイメージングプレート２とが常時対面するように、Ｘ線発生部１及びイメージングプレート２を回転させる。回転範囲は、Ｘ線発生部１がＸ線の照射を開始した位置を基準とした場合、被写体Ａの連続した１８０°とする。また、回転アーム４は、Ｘ線発生部１及びイメージングプレート２を被写体Ａの周囲で回転させるとともに、回転面と垂直である移動方向ｂに移動するとしてもよく、このとき、Ｘ線発生部１とイメージングプレート２ではなく、被写体Ａがｂ方向または反対方向に移動してもよい。この場合、医用画像情報取得装置１０は、ヘリカル撮影を行うことが可能となる。

画像再構成装置２０は、制御部２１、操作部２２、表示部２３、通信部２４、読取部２５、記憶部２６から構成される。

制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部２６に格納されている所定のプログラムをＲＡＭに展開し、当該プログラムとの協働により処理動作を統括的に制御する。例えば、制御部２１は、医用画像情報取得装置１０によって取得された医用画像情報に基づいて、被写体Ａの断面画像を生成する。

操作部２２は、数字キー、文字キー、機能キー等を備えたキーボードや、マウス等を備えて構成され、操作されたキーに対応する操作信号を制御部２１に出力する。

表示部２３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を備えて構成され、制御部２１の表示制御に従って、医用画像や操作画面等の各種表示情報を表示する。例えば、表示部２３は、制御部２１によって生成された被写体Ａの断面画像を表示する。

通信部２４は、ネットワークインターフェイスカードやモデム等の通信用のインターフェイスを備えて構成される。例えば、通信部２４は、被写体Ａの断面画像のプリントアウト等の指示を図示しないイメージャに送信する。

読取部２５は、被写体Ａの医用画像情報が記録されたイメージングプレート２が装填されると、イメージングプレート２内の輝尽性蛍光体シートに励起光を照射する。そして、読取部２５は、シートから発光される輝尽光を光電変換し、得られた画像信号をＡ／Ｄ変換する。

記憶部２６は、システムプログラムの他、制御部２１により実行される制御プログラムや画像処理プログラム等の各種プログラムを備える。また、記憶部２６は、各プログラムの実行に必要な各種パラメータを記憶し、実行された後に処理されたデータ等を記憶する。

次に、図２を参照して、断面画像の表示処理について説明する。
まず、Ｘ線発生部１は被写体ＡにＸ線を照射するとともに、被写体Ａの周囲を回転し、イメージングプレート２は被写体Ａを透過してきたＸ線を医用画像情報として取得する（ステップＳ１）。
読取部２５は、イメージングプレート２によって取得された被写体Ａの全周囲の医用画像情報をデジタル化する（ステップＳ２）。

制御部２１は、デジタル化した医用画像情報と照射角度との関連付けを行う（ステップＳ３）。ここで、関連付けされた照射角度の医用画像情報は、照射角度に平行ではないＸ線による医用画像情報が含まれる。Ｘ線発生部１はファンビームによってＸ線を照射するためであり、ファンビームには一の照射角度で複数の照射方向のＸ線が含まれるためである。

歪みの少ない断面画像を生成するには、互いに平行なＸ線（以下、平行光という）を被写体Ａに照射し、これにより得られた医用画像情報に基づいて断面画像を生成することが望ましい。
そこで、制御部２１は、ステップＳ１で取得された医用画像情報から、平行光が被写体Ａに照射された場合に得られる医用画像情報を照射角度ごとに抽出し、抽出した医用画像と照射角度との関連付けを行う（ステップＳ４）。

図３Ａ、図３Ｂに、平行光処理の概念図を示す。
図３Ａに示すように、Ｘ線発生部１は被写体Ａの周囲を回転しながらファンビームによるＸ線を照射する。なお、Ｘ線発生部１ａ〜１ｃは、Ｘ線発生部１の回転動作を説明するため便宜的に複数描画したが、実際は１つである。
また、イメージングプレート２はＸ線発生部１と対面し、かつ、一定の距離αを保ちながら被写体Ａの周囲を回転して、被写体Ａを透過してきたＸ線（医用画像情報）を取得する。なお、イメージングプレート２ａ〜２ｃは、イメージングプレート２の回転動作を説明するため便宜的に複数描画したが、実際は１つである。また、イメージングプレート２ａは、Ｘ線発生部１ａから照射されたＸ線を取得し、同様に、イメージングプレート２ｂ、２ｃは、Ｘ線発生部１ｂ、１ｃから照射されたＸ線を取得する。

ここで、Ｘ線発生部１から照射されるファンビームには一の照射角度に複数の照射方向のＸ線が含まれ、照射角度が異なるファンビームには照射方向が同一で互いに平行となるＸ線（平行光）が存在する。
具体的には、Ｘ線発生部１ａ、１ｂ、１ｃから照射される照射角度φ１−θ、φ１、φ１＋θのＸ線には、平行光が存在する。

平行光処理では、ステップＳ１で予め取得されている医用画像情報から、一の照射角度（例えば、「φ１」）で平行光を照射した場合に取得される医用画像情報が抽出される。

図３Ｂに、ステップＳ１でイメージングプレート２が取得する被写体Ａの全周囲（０°〜３６０°分）の医用画像情報を示す。図３Ｂに示す医用画像情報の縦軸は照射角度φを示し、横軸はイメージングプレート２の横方向（図１の方向ｃ参照）を示す。この時、全周囲３６０°以上のデータを用いて平行光によるデータを作成しても良いし、３６０°のデータのはじめの０°と終わりの３６０°のデータをつなげて連続データとして平行光によるデータを作成しても良い。また、１８０°以上、３６０°未満の周囲データがある場合には、３６０°全てのデータより欠損するデータは、１８０°対面するデータを代入しても良い。

平行光による医用画像の抽出に際しては、所定の演算式（χ＝αtanθ´、α：Ｘ線発生部１とイメージングプレート２との距離、θ´：一の照射角度φ１±０°〜θ、θ＝一の照射角度φ１と他の照射角度との間の角度）が用いられる。
図３Ｂに示すように、所定の演算式による曲線は、照射角度φ（φ１±０°〜θ）の医用画像情報と交わり、交わった医用画像情報が照射角度φ１で取得された医用画像情報として抽出されることになる。

図示しない照射角度φ２、φ３、・・・も同様にして、照射角度φ２、φ３、・・・における平行光による医用画像情報が抽出され、抽出された平行光による医用画像情報と照射角度φ１、φ２、φ３・・・とが関連付けられる。

図２に戻り、制御部２１は、抽出した平行光による医用画像情報に基づいて、バックプロジェクション処理を行う（ステップＳ５）。
制御部２１は、バックプロジェクション処理によって医用画像情報を再構成して断面画像を生成し、生成した断面画像を表示部２３に表示して（ステップＳ６）、断面画像表示処理を終了する。

図４に、医用画像情報を再構成して生成した断面画像を示す。
図４に示すように、生成した断面画像Ｇは被写体Ａの頭部の医用画像である。断面画像Ｇは、平行光による医用画像情報に基づいて生成されるため歪みが少なく、ＣＴスライス画像と同等の画質で表示される。

以上のように、本実施形態によれば、安価で小型なＣＲ装置の構成部品を用いて、ＣＴ装置によって取得される医用画像情報と同様の医用画像情報を取得することができる。

また、Ｘ線発生部１を回転させながら、照射方向ａに垂直となる移動方向ｂに移動させるとしてもよい。この場合、ＣＴ装置によってヘリカルスキャンを行ったときと同様の医用画像情報を取得することができる。

また、取得した医用画像情報に基づいて、被写体Ａの断面画像を再構成することができ、表示部２３に表示することができる。よって、高額なＣＴ装置を導入せずとも、ＣＴ検査で得られる医用画像と同様の医用画像を取得することができる。

また、平行光による医用画像情報を抽出し、抽出した医用画像情報に基づいて被写体Ａの断面画像を再構成することができる。よって、歪みの少ない断面画像を生成することができる。

医用画像生成システムの概念図である。 断面画像の表示処理について説明するフロー図である。 平行光処理の概念図である。 平行光処理の概念図である。 断面画像の一例を示す図である。

符号の説明

１００ 医用画像生成システム
１０ 医用画像情報取得装置
１ Ｘ線発生部
２ イメージングプレート
３ スリット付プレート
４ 回転アーム
２０ 画像再構成装置
２１ 制御部
２２ 操作部
２３ 表示部
２４ 通信部
２５ 記憶部

Claims (5)

1. Ｘ線発生部と、当該Ｘ線発生部に被写体を挟み常時対面する位置に設置されるイメージングプレートと、を備える医用画像情報取得装置であって、
   前記Ｘ線発生部は、被写体にＸ線を照射するとともに当該被写体の周囲を回転し、
   前記イメージングプレートは、前記被写体の周囲を回転するとともに当該被写体における回転面と垂直方向に移動し、前記被写体を透過してきたＸ線を医用画像情報として取得する医用画像情報取得装置。
2. 前記Ｘ線発生部は、前記被写体の周囲を回転するとともに当該被写体における回転面と垂直方向に移動する請求項１に記載の医用画像情報取得装置。
3. Ｘ線発生部と、当該Ｘ線発生部に被写体を挟み常時対面する位置に設置されるイメージングプレートと、を備える医用画像情報取得装置であって、前記Ｘ線発生部は、被写体にＸ線を照射するとともに当該被写体の周囲を回転し、前記イメージングプレートは、前記被写体の周囲を回転するとともに当該被写体における回転面と垂直方向に移動し、前記被写体を透過してきたＸ線を医用画像情報として取得する医用画像情報取得装置と、
   前記取得された医用画像情報に基づいて、前記被写体の断面画像を生成する制御手段を備える画像再構成装置と、
   を含む医用画像生成システム。
4. 前記Ｘ線発生部は、扇状のファンビームによって前記Ｘ線を前記被写体に照射し、
   前記イメージングプレートは、前記ファンビームによるＸ線を医用画像情報として取得し、
   前記制御手段は、前記取得された医用画像情報から、平行光によって前記Ｘ線を前記被写体に照射した場合に取得される医用画像情報を抽出し、当該抽出した医用画像情報に基づいて、前記被写体の断面画像を生成する請求項３に記載の医用画像生成システム。
5. Ｘ線発生部によって、扇状のファンビームによるＸ線を照射する工程と、
   イメージングプレートによって、前記ファンビームのＸ線を医用画像情報として取得する工程と、
   制御手段によって、前記取得された医用画像情報から、平行光によって前記Ｘ線を前記被写体に照射した場合に取得される医用画像情報を抽出し、当該抽出した医用画像情報に基づいて、前記被写体の断面画像を生成する工程と、
   を含む医用画像生成方法。